綠色自密實粉煤灰混凝土特性實驗研究

陳 松 張圣菊

(江蘇科技大學土木工程與建筑學院，江蘇鎮(zhèn)江 212003)

0 引言

自密實混凝土是一種在低水膠比下具有很高的流動性卻不離析、不泌水、不需要振搗，僅通過自重即能充滿配筋密集的模板，并且保持良好勻質(zhì)性的新型混凝土。而粉煤灰是燃煤電廠排放的廢棄物，不僅可等量替代混凝土中部分水泥用量，改善混凝土的工作性能，有助于低碳環(huán)保，而且延緩水泥水化速度，防止混凝土的溫度裂縫，因此，用粉煤灰配制自密實混凝土可獲得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。本文通過粉煤灰摻量為10%，20%，30%，40%，50%的實驗研究，分析了不同粉煤灰摻量下，自密實混凝土的工作性、力學性能的差異。

1 設計實驗方案

1.1 原材料的選擇

1)水泥:選用鎮(zhèn)江鶴林水泥廠普通硅酸鹽水泥(P.O42.5)，經(jīng)試驗測得其3d和28 d的抗壓強度分別為25.8 MPa和47.6 MPa，抗折強度分別為4.7 MPa和7.6 MPa。2)粉煤灰:選用鎮(zhèn)江諫壁電廠產(chǎn)的Ⅱ粉煤灰。3)減水劑:江蘇特密斯混凝土外加劑公司聚羧酸鹽高效減水劑PC-1型。4)細骨料:級配合格的天然中砂，細度模數(shù)為3.0，符合國家標準JGJ 52-2006普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標準［1］。5)粗骨料采用公稱粒徑為5 mm～20 mm連續(xù)粒級碎石，符合國家標準GB/T 14685-2001建筑用碎石、卵石［2］對碎石顆粒級配的要求。

1.2 配合比選取

根據(jù)JGJ/T 283-2012自密實混凝土應用技術規(guī)程［3］中自密實混凝土的配比和CECS 203∶2006自密實混凝土應用技術規(guī)程［4］中自密實混凝土配合比的計算方法，選用初步配合比，對粉煤灰摻量分別為10%，20%，30%，40%和50%的自密實混凝土進行試配試驗，經(jīng)過試配后最終采用的自密實混凝土的配合比見表1。

表1 實驗配合比

2 試驗方法

根據(jù)GB/T 50081-2002普通混凝土力學性能試驗方法標準［5］測定混凝土強度和JGJ/T 283-2012自密實混凝土應用技術規(guī)程［3］測定混凝土和易性。

3 試驗結(jié)果及分析

3.1 工作性能

測得的新拌自密實混凝土坍落擴展度、T500及離析率見表2。

表2 坍落擴展度、T500及離析率

T500時間是自密實混凝土的抗離析性和粘聚性綜合指標。實驗結(jié)果表明，隨著粉煤灰產(chǎn)量的增加，坍落擴展度呈上升趨勢，且增大較明顯，T500時間和離析率呈下降趨勢，且較為平緩，但大摻量下T500時間和離析率有加大上升趨勢。可見自密實混凝土工作性能良好，具有很好的流動性，但摻量不宜過大，否則影響混凝土的工作性能。實驗數(shù)據(jù)表明，粉煤灰為30%摻量左右的混凝土的T500、抗離析性及坍落擴展度等工作性能良好。

3.2 力學性能

通過對自密實混凝土試件不同齡期(3d，7 d，28 d)下的抗壓破壞實驗，獲得了5批自密實混凝土不同齡期(3d，7 d，28 d)的力學性能指標見圖1。

圖1 抗壓強度變化圖

從圖1中可以看出，不同摻量的粉煤灰混凝土的抗壓強度總體呈上升趨勢，且3d～7 d齡期的抗壓強度增長速度大于7 d～28 d的增長速度;3d～7 d齡期顯示，50%摻量的粉煤灰混凝土抗壓強度增長速率大于其他摻量的增長速率;由此表明，粉煤灰對混凝土早期強度的增長影響較大。7 d～28 d齡期顯示，30%摻量的粉煤灰混凝土抗壓強度增長速率大于其他摻量的增長速率，且50%摻量的增長速率最低，可見粉煤灰摻量過多嚴重影響混凝土抗壓強度。此實驗表明，粉煤灰最佳摻量在30%左右。

3.3 抗彎強度

按照GB/T 50081-2002普通混凝土力學性能試驗方法標準［5］中對抗拉強度試驗的規(guī)定，測試試件尺寸為150 mm×150 mm×600 mm，并按下式計算抗彎強度。

其中，fc為混凝土抗彎強度，MPa;F為破壞荷載，N;L為支座距離，mm;b為試件寬度，mm;h為試件高度，mm。

通過計算得到混凝土抗彎強度見表3。

表3 抗彎強度 MPa

由表3中數(shù)據(jù)可以看出，隨著粉煤灰摻量的變化，其摻量30%的混凝土抗彎強度高于其他摻量的抗彎強度。C40普通混凝土的抗彎強度為4.0 MPa，可見C40自密實混凝土與普通混凝土相比，其抗彎強度稍低。

4 結(jié)語

1)當粉煤灰摻量較低時，其坍落度和抗壓強度隨著粉煤灰摻量的增加而增長，合理摻量的粉煤灰應用到自密實混凝土中可以增大新拌混凝土的流動性，改善泌水離析，從而提高自密實混凝土的耐久性能。2)粉煤灰的摻入可提高強度儲備，但是對早期強度有影響，故粉煤灰摻量不宜過大，本次試驗結(jié)果表明，粉煤灰的合理摻量為30%。結(jié)果表明，當粉煤灰摻量較低時，其抗壓強度和抗彎強度隨著粉煤灰摻量的增加而增長，但大摻量下(本次試驗為40%和50%)，自密實混凝土的抗壓強度和抗彎強度有所下降。

［1］ JGJ 52-2006，普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標準［S］.

［2］ GB/T 14685-2001，建筑用碎石、卵石［S］.

［3］ JGJ/T 283-2012，自密實混凝土應用技術規(guī)程［S］.

［4］ CECS 203∶2006，自密實混凝土應用技術規(guī)程［S］.

［5］ GB/T 50081-2002，普通混凝土力學性能試驗方法標準［S］.